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数据结构|设计一个【循环队列】C语言数组模拟实现-创新互联

循环队列
  • 一、普通队列概念
  • 二、循环队列概念
  • 三、循环队列实现：代码+注释

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队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，队列具有先进先出的特点。
入队列：进行插入操作的一端称为队尾
出队列：进行删除操作的一端称为队头

在这里插入图片描述
队列可以数组和链表的结构实现，使用链表的结构实现更优一些，因为如果使用数组的结构，出队列在数组头上出数据，效率会比较低。链表头插头删比较方便，效率比较高，链表具体实现可以参考我的码云。

二、循环队列概念

设计循环队列的一个好处是我们可以利用这个队列之前用过的空间。在一个普通队列里，一旦一个队列满了，我们就不能插入下一个元素，即使在队列前面仍有空间。但是使用循环队列，我们能使用这些空间去存储新的值。设计循环队列由于找队尾比较麻烦，因此我们使用数组实现。

在这里插入图片描述

三、循环队列实现：代码+注释

在这里插入图片描述

为了能够使用head,tail来区分队空还是队满，我们常常认为当head==tail的时候认为其队空，head=tail+1的时候，认为其队满
这样就可在给定队列大小的基础上多开一个结点，用来搞定！

typedef struct {int* arr;
    //指向队头
    int head;
    //指向队尾的下一个
    int tail;
    //队所存数据的个数
    int k;

} MyCircularQueue;
//检查循环队列是否为空
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj);
//检查循环队列是否为满
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj);
//创建队列
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {MyCircularQueue* newnode=(MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    //多开辟一个数组，用来判断队满的情况
    newnode->arr=(int *)malloc(sizeof(int)*(k+1));
    newnode->head=newnode->tail=0;
    newnode->k=k;
    return newnode;
}
//向循环队列插入一个元素。如果成功插入则返回真
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {assert(obj);
    if(myCircularQueueIsFull(obj)){return false;
    }
    obj->arr[obj->tail]=value;
    obj->tail++;
    //如果在下标为k位置插入，tail要回到下标为0处，需要取模
    //obj->tail %=(obj->k+1);
    if(obj->tail==obj->k+1){obj->tail=0;
    }
    return true;
}
//从循环队列中删除一个元素。如果成功删除则返回真
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){return false;
    }
    obj->head++;
    //在下标为k位置删除，head+1也要回到下标0的位置，需要取模
    //obj->head %=(obj->k+1);
    if(obj->head==obj->k+1){obj->head=0;
    }
    return true;
}
//从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {assert(obj);
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){return -1;
    }
    else{return obj->arr[obj->head];
    }
}
//获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1 
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {assert(obj);
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){return -1;
    }
    //判断tail是否在下标为0处，
    // int tail=obj->tail==0? k:obj->tail-1;
   
    int tail=(obj->tail+obj->k)%(obj->k+1);
    return obj->arr[tail];
}

bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {assert(obj);
    return obj->tail==obj->head;
}

bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {assert(obj);
    return (obj->tail+1)%(obj->k+1)==obj->head;
}
//销毁队列
void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {assert(obj);
    //要先销毁开辟的数组
    free(obj->arr);
    free(obj);
}

常见问题：

1.当(obj->tail+1)%(obj->k+1)==obj->head表示队列已满，取余是为了循环
2.其余存在取模运算的接口也是为了循环
如果写好的代码不知道如何调试运行，可以点击我进行测试哦~

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